(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反対の位置にある両端部を有すると共に、該両端部間を軸方向に延びるボアを画成する管状部材と、
該管状部材の一端部と係合されているノズルと、
電極を係合せしめる可動部材であって、前記電極が前記管状部材の前記一端部に向かって配置されるようにかつ前記可動部材が前記ボア内で軸方向に可動なように、前記管状部材の前記ボア内に配置された可動部材であって、前記ノズルが前記管状部材の前記一端部と係合するときに前記電極が前記ノズルに接触するように、かつ前記ノズルが前記管状部材の前記一端部から除去されているときに前記電極が前記管状部材の前記一端部に向かって方向付けられ前記ボアから延びるように、前記管状部材の前記一端部に向かって付勢されている可動部材と、
該可動部材と係合するピストン部材であって、前記ノズルが前記管状部材の前記一端部と係合するときに、前記電極が前記ノズルの内側表面との接触状態にあるトーチ不作動位置と前記電極が前記ボア内に引き込まれ前記ボア内で前記ノズルの内側表面から隔てられているトーチ作動位置との間に、前記ピストン部材が前記電極を前記可動部材を介して選択的に移動させることができるように構成されているピストン部材と、
前記管状部材とその前記両端部の間で係合されていると共に、流体の流れを前記ボア内に流すように構成された流体流入口と、
前記管状部材と係合すると共に、前記ノズルが前記管状部材の前記一端部と係合するときに前記電極を前記トーチ作動位置に移動させるために前記流体の流れが前記ピストン部材を前記一端部から離れるように移動させるべく、前記流体の流れが前記管状部材の前記一端部の方を向いている前記ピストン部材の横断表面に作用するのを許容するように、前記ボアに対して前記ピストン部材を封止すべく構成された第１封止部材と、
前記ボアと係合されていると共に、前記ノズルが前記管状部材の前記一端部から除去されておりかつ前記電極が前記管状部材の前記一端部に向かって方向付けられ前記ボアから延びるときに前記ピストン部材と係合するように構成された第２封止部材であって、前記流体流入口が前記第１及び第２封止部材の間に配置されるようにかつ前記ピストン部材が前記管状部材の前記一端部に向かって移動するとき前記第２封止部材が前記ピストン部材に係合するようにかつ前記流体流入口を介して供給される前記流体の流れが前記ピストン部材の横断面に達して作用することを防止するよう位置すべく、前記ボアと係合されていて、それによって、前記流体の流れが前記ピストン部材の横断面に達して作用して前記電極が前記トーチ作動位置に移動するのを防止することにより、前記ノズル及び前記電極のうち少なくとも一方が適正に組み立てられていないときの前記トーチの作動を防止するように構成された第２封止部材と、
を備えている、プラズマアークトーチ。
【請求項２】
前記電極は、前記可動部材の一端部から前記ノズルに向かって延びていると共に、消耗性要素を中に受け入れるように構成されている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項３】
前記流体流入口に連結すると共に、そこに前記流体の流れを供給するように構成された流体源を更に備えている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項４】
前記管状部材と前記可動部材との間で係合されていると共に、通常、前記可動部材を前記管状部材の前記一端部に向かい軸方向に付勢するように構成されている付勢部材を更に備えている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項５】
前記第１封止部材は、前記管状部材の前記一端部とは前記流体流入口の反対側に配置されるように前記ピストン部材と係合している、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項６】
前記第２封止部材は、前記流体流入口と前記管状部材の前記一端部との間で、前記管状部材の前記ボアに封止係合するように構成されている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項７】
前記第１封止部材は、前記ピストン部材と一体であるように構成されている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項８】
前記第２封止部材は、前記管状部材の前記ボアと一体であるように構成されている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項９】
前記第１封止部材は、前記ピストン部材と係合したＯ−リングから構成されている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項１０】
前記第２封止部材は、前記管状部材の前記ボアと係合したＯ−リングから構成されている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項１１】
前記流体の流れと連通するように流体源に係合された流量コントローラを更に備えており、該流量コントローラは、前記流体の流れが前記ピストン部材に作用しているかどうかを決定し前記電極を前記ボア内に引き込み前記電極を前記ボア内で前記ノズルの内側表面から隔てるために、前記流体源から前記ピストン部材への前記流体の流れを監視するように構成されている、請求項１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項１２】
前記電極に連結すると共に、そこに電流を供給するように構成された電源を更に備えており、前記流量コントローラは、前記流量コントローラに監視されているとき、前記流体源と前記ピストン部材との間の前記流体の流れが存在していなければ前記電流が前記電極に達するのを防止するように構成されている、請求項１１に記載のプラズマアークトーチ。
【請求項１３】
前記流量コントローラは、監視可能な流量スイッチから構成されている、請求項１１に記載のプラズマアークトーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、西暦２００５年１月２６日に出願された米国特許願第１１/０４３,６８７号の一部継続出願であり、その全体は参照によりここに組み込まれるものである。
【０００２】
本発明は、プラズマアークトーチに関し、特に、改良型安全装置を備えたプラズマアークトーチに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ブローバック式プラズマトーチは、通常、電極及びノズルを互いに接触状態にしてアークの点弧を行った後、電極をノズルから離して両者間にアークを広げるように構成されている。同時に空気のような流体が圧力を受けてノズルを介し供給され、そこで空気流は、プラズマを形成するように、広がったアークと相互に作用するようになっている。そして、ノズルを通って流れるこのプラズマは、加工物に向けられて切削作業を行うことになる。
【０００４】
特定の場合において、プラズマを形成するための流体は、電極をトーチ不作動位置（ノズルと接触する）とトーチ作動位置（ノズルから離されてアークが両者間に広がるのを可能にする）との間に移動させるように、電極をノズルから離すのにも使用されてもよい。即ち、プラズマの生成には、例えば空気のような限られた量の流体を一般的に必要としている。従って、流体の残りは、電極をノズルから離してアークが広がるのを可能にするような、その他の目的に使用することができる。電極のこのような“ブローバック”動作を可能とするために過剰の空気を使用することは、例えば、諸構成部品及びアセンブリ全体の双方に関して比較的にコンパクトなサイズを可能とすると共に、例えばより単純なトーチシステム及びより少ない構成部品に由来するトーチ構成部品のより長い供用寿命を可能にしている。
【０００５】
しかしながら、トーチはアークをもたらすために給電装置を組み込んでいなければならないので、これらのトーチに対する別の配慮は安全である。即ち、特定の具体例において、ブローバック式プラズマトーチは、定期的に交換するかさもなければ保守を行わねばならない消耗品を電極と関連して組み込まれており、消耗品の手入れもしくは修理は、おそらく給電装置に対する危険な露出を伴う、トーチの解体（及びその後の再組立て）を必要とするかも知れない。しかし、かかる消耗品は、トーチへの給電装置に対する偶発的な露出の危険を減じようとするような種々の方法でトーチに実施されてもよい。例えば、トーチには、トーチヘッド中に一組の電気接点が組み入れており、最後の消耗性構成部品の設置により、回路が橋絡されるか或いはさもなければ回路が完結されると共に、信号電流が電極に流れるのを許容している。しかしながら、この種の構造は、プラズマトーチのヘッドの比較的に過酷な環境にある電気接点のみに依存しており、この環境はトーチの作動に関するかかる構造の信頼性に対して決定的な影響を有していることがある。更に、電気回路は、解体及び再組立工程中、或いはトーチが不完全に又は不適切に再組み立てされていれば、依然としてトーチ内で活きているかも知れず、従って、この構造は給電装置に対する露出の危険を完全に排除しているものではない。
【０００６】
別の具体例では、電気センサ／スイッチをブローバック式トーチに組み込んでトーチ本体部内の可動構成部品の位置を検知している。そして、消耗品の適当な組立てにより可動の構成部品が移動されてトーチ本体部内に入り、それによりセンサ／スイッチが作動されて電流が電極に流れるのを可能にしている。しかしながら、この種の構造は、トーチヘッド中に追加の配線及び／又は構成部品を必要とし、これはトーチの大きさ／重量を望ましくなく増大させるかも知れない。また、これら追加の構成部品もまた厳しいプラズマトーチ環境に曝され、従って、トーチ信頼性に対して有害である。この構造はまた、分解及び再組立ての工程中、或いはトーチが不完全に又は不適切に再組み立てされていれば、電気回路がトーチ内で活きていることを可能とし、給電装置に対する露出の危険を完全に排除していないことになる。
【０００７】
従って、例えば、正確で、簡単かつ安定した方法で形成されてトーチアセンブリになるよう構成された諸構成部品を提供することにより、改良型安全装置を有するトーチ、特に、ブローバック式プラズマアークトーチの必要性が存在している。また、かかるトーチは、更に安全を容易にすべく電気供給又は空気供給が行われる前に、初期の実施の際に又は続く所要の保守の際に、完全な及び／又は適切な組立てを必要とするに違いないが、その場合、かかる安全装置がトーチの信頼性又は簡潔さに悪影響を与えるべきではない。
【発明の開示】
【０００８】
上述した必要性及びその他の必要性は本発明により満たされ、一実施形態において、本発明は、反対の位置にある両端部を有すると共に、該端部間を軸方向に延びるボアを画成する管状部材を備えている。ノズルは、当該管状部材の一端部と作動可能に係合されている。可動部材は、電極を作動可能に係合せしめると共に、管状部材のボアと軸方向に可動に係合するよう構成されている。この可動部材は、更に、ノズルが管状部材の一端部と作動可能に係合するときに電極がノズルに接触するように、かつノズルが管状部材の一端部と作動可能に係合していないときに電極が管状部材の前記一端部に向かいボアの軸方向外方に方向付けられるように、管状部材の一端部に向かって付勢されている。ピストン部材は、可動部材と作動可能に係合すると共に、ノズルが管状部材の一端部と作動可能に係合するとき、電極がノズルとの接触状態にあるトーチ不作動位置と電極がボア内でノズルから隔てられているトーチ作動位置との間に、ピストン部材が電極を可動部材を介して選択的に移動させることができるように、構成されている。流体流入口は、管状部材とその両端部の間で作動可能に係合すると共に、流体の流れをボア内に流すように構成されている。
【０００９】
第１封止部材は、管状部材と作動可能に係合すると共に、ノズルが管状部材の一端部と作動可能に係合するときに電極をトーチ作動位置に移動させるために流体の流れがピストン部材に作用するのを許容するように、ボアに対してピストン部材を移動可能に封止すべく構成されている。第２封止部材は、ボアと作動可能に係合すると共に、ノズルが管状部材の一端部と作動可能に係合しておらず、かつ電極が管状部材の一端部に向かいボアの軸方向外方に方向付けられているときにピストン部材と係合するように構成されている。この第２封止部材は、流体流入口が第１及び第２封止部材の間に配置されるように、ボアと作動可能に係合している。その結果、このような構成は、流体の流れがピストン部材に作用して電極がトーチ作動位置に移動するのを防ぐことにより、ノズル又は電極が適正に組み立てられていないときのトーチの作動を防止している。
【００１０】
従って、本発明の実施形態は、例えば、正確で首尾一貫した方法でトーチアセンブリに形成される諸構成部品を提供することにより改善された安全特性を有するブローバック式プラズマアークトーチを提供し、これによって、トーチの適切かつ完全な組立て又は再組立てが容易かつ確実に行われ、及び／又はトーチが作動可能となる前に行われることになる。これら及びその他の顕著な利点が、ここで更に説明されるように、本発明の実施形態によりもたらされている。
【００１１】
概括的な用語で本発明について説明してきたが、次に、必ずしも縮尺通りではない添付図面について言及する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の全実施形態ではないが、その幾つかを示す添付図面を参照し、本発明について以下により詳しく説明する。実際に、本発明は、多くの異なる形態で実施可能であり、ここに示された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、その開示内容が法的要件を満たすように提示されている。同様の番号は、終始、同様の要素を指している。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態によるプラズマアークトーチを例示しており、該トーチは、組立状態で示されていると共に総括的に番号１０で表されている。このトーチ１０は、例えば、改良型安全装置を組み入れたブローバック式トーチ又はタッチスタート式トーチとすることが可能である。図示のように、トーチ１０は、軸線に沿って小径の軸方向の軸孔３０へと延びる軸方向のピストン孔２５から構成される例えばボア（孔）を画成する管状部材もしくはハウジング２０を備えている。この軸孔３０は、管状部材２０の端部４０で終端しており、端部４０は、ピストン孔２５とは逆の位置で軸孔３０に向いて配置されている。管状部材２０は更に、ボアと流体連通する流体流入口６５を備えている。
【００１４】
可動部材５０は、ピストン部分５５を備えており、該ピストン部分は、そこに係合すると共に、そこから延びる軸部分６０を有している。可動部材５０は、ピストン部分５５がピストン孔２５内を軸方向に可動であり、かつ軸部分６０が軸孔３０内を軸方向に可動であるように、管状部材２０内に受け入れられるべく構成されている。可動部材５０は、ピストン部分５５に作用する例えば付勢部材７０により軸孔３０に向かって通常付勢されているが、可動部材５０が管状部材２０の端部４０に向かい種々の異なる方法で付勢されてもよいことは当業者に明らかであろう。ピストン部分５５は、例えば、Ｏ−リングのような第１封止部材５７もまた備えており、この封止部材はピストン孔２５を画成する管状部材２０の部分の内側表面と共に可動シールを形成するようにピストン部分５５の周囲を取り巻いて延在している。しかしながら、当業者には明らかであるように、ピストン部分５５は、本発明の精神及び範囲と合致する種々の方法でピストン孔２５に対して移動可能に封止されていてもよい。例えば、特定の具体例において、第１封止部材はピストン部分５５と一体であってもよい。
【００１５】
軸孔３０は、通常、可動部材５０の軸部分６０の外径寸法に対して厳しい許容誤差で設定されているが、軸部分６０がそこを通り軸方向に移動するのを可能にする十分な間隙を有している。流体流入口６５を介してボアに導入された流体源１５からの例えば空気である加圧流体は、ピストン孔２５内でピストン部分５５を取り囲む第１封止リング５７を通り軸方向に漏れることができず、従って、軸部分６０及び軸孔３０の間、及び／又は、軸部分６０自体を通り管状部材２０の端部４０の表面に向かい軸方向に流れることになる。図１に示した構造において、軸部分６０の少なくとも一部は中空に構成されており、空気は、ピストン部分５５に対して遠くで、可動部材５０を介して軸部分６０内に延びる１つ以上の穴８０を経て軸部分６０に入るようになっている。この構造において、軸部分６０の遠位端４５と穴８０との間の軸部分６０の一部に沿って、軸部分６０と軸孔３０との間には流れが殆どないか又は全くないことが好ましい。
【００１６】
軸部分６０の遠位端４５は、電極部材１０５と、軸部分６０と軸方向に対応して配置されるように該電極部材に係合した消耗性要素１１５ａとからなる電極アセンブリ８５を受けるように構成されており、この場合、電極部材１０５は、中空軸部分６０の外側部分と例えば両者間の螺合を通じて係合するように構成されている。電極部材１０５は、軸部分６０と消耗性要素１１５ａとの間で軸方向に配置された１つ以上の横向き穴１１０を画成している。このような構造において、軸部分６０は空気を消耗性要素１１５ａに向けて導き、空気は、消耗性要素１１５ａを横切って流れてそれを冷却した後、穴１１０を介して電極部材１０５の外部に導かれるようになっている。
【００１７】
前述したように、電極部材１０５は、軸部分６０と軸方向に対応して配置される消耗性要素１１５ａを受けるように構成されており、該消耗性要素は直接的に両者間に例えば摩擦嵌めで受けられている。他の具体例において、消耗性要素１１５ａはホルダー部材１１５により受けられており、このホルダー部材は電極部材１０５により受けられている。従って、電極アセンブリ８５は、消耗性要素１１５ａ又は消耗性要素１１５ａ／ホルダー部材１１５構造のどちらかをそれと摩擦嵌め又は圧力嵌めせしめた“一体形”アセンブリとして形成することが可能であり、或いは他の具体例においては、消耗性要素１１５ａ又は消耗性要素１１５ａ／ホルダー部材１１５構造は電極部材１０５から取外し可能（従って、電極部材１０５とは別個に交換可能）に構成することが可能である。消耗性要素１１５ａはプラズマの形成を容易にするように構成されていることが好ましく、その場合、かかる消耗性要素１１５ａは、例えばハフニウムのような適当な材料から形成されていてもよい。更に、図示のように、消耗性要素１１５ａ又は消耗性要素１１５ａ／ホルダー部材１１５構造は、軸部分６０に向かって延びるその部分が例えば消耗性要素１１５ａ又は消耗性要素１１５ａ／ホルダー部材１１５構造の冷却を容易にすべく、及び／又は、空気流を電極部材１０５に対して半径方向の外側に向けて電極部材１０５により画成された穴１１０を通る空気の流れを容易にするべく、テーパが付けられるように構成されていてもよい。
【００１８】
特定の具体例において、管状部材２０の一端部４０は、軸方向スペーサ１３５を受けるように構成されていてもよい。また、この軸方向スペーサ１３５は、同軸方向スペーサ１３５が一端部４０及びノズル１４０の間に配置されるべく、ノズル１４０を受けるように構成されており、電極アセンブリ８５をトーチ１０内に拘束しながら電極アセンブリ８５の移動に適応するための適切な間隔を提供している。特定の具体例において、ノズル１４０及び／又は管状部材２０の一端部４０は、軸方向スペーサ１３５が不必要となるように軸方向スペーサ１３５の構造を組み入れるように構成されていてもよい。軸方向スペーサ１３５、又は軸方向スペーサ１３５／ノズル１４０の一体アセンブリは、例えば、管状部材２０の一端部４０に螺合するように構成することが可能であり、そのため、かかる螺合は、異なる長さを有する電極アセンブリ８５を収容するようにノズル１４０を調節可能とすることができる。特定の具体例において、遮蔽キャップ１５０は、例えば、ノズル１４０を管状部材２０の一端部４０に固定するように、又は、ノズル１４０により画成された横穴１４０ａを通りノズル１４０の周りに流れる空気を導いてノズル１４０の冷却を促進するように、ノズル１４０を覆いながら延び、管状部材２０と相互に作用すべく構成されている。更に、特定の具体例において、ノズル１４０は、遮蔽キャップ１５０を軸方向に貫いて延びるようにも構成することが可能であり、この場合、ノズル１４０は、該ノズル１４０を保持すると共に固定するために遮蔽キャップ１５０と相互に作用する保持フランジを有している。しかしながら、当業者には分かるように、管状部材２０の一端部４０に対してノズル１４０を固定する際に関係する諸構成部品には多くの異なる構成が存在している。例えば、遮蔽キャップ１５０及びノズル１４０は、一体のアセンブリになっていてもよい。従って、ここに提示された構成は、例としてだけで提示されており、この点において、限定するものと考えられているのではない。
【００１９】
ノズル１４０は、軸方向のノズル孔１４５（これを通ってプラズマが放射される）を画成すると共に、電極アセンブリ８５を実質的に囲むように構成されている。従って、ノズル１４０、軸方向スペーサ１３５（もし使用されれば）及び管状部材２０の一端部４０は、協働してトーチ１０内にプラズマチャンバ１５５を形成することになる。電極アセンブリ８５は、該電極アセンブリ８５及び／又は消耗性要素１１５ａ（適用例に応じて、及び／又はホルダー部材１１５）がノズル１４０の内側表面に接触する不作動位置と、電極アセンブリ８５が付勢手段７０の力に抗してピストン部分５５に作用する加圧空気によって管状部材２０内に引き込まれる作動位置（図１に示す）との間をプラズマチャンバ１５５内で軸方向に移動可能となっている。電極アセンブリ８５は、作動位置において、電極部材１０５／消耗性要素１０５ａがアークが広がるのを許容するのに十分な距離だけノズル１４０の内側表面から隔てられるように、十分な軸方向の移動が可能である。電極アセンブリ８５の作動位置は、例えば、空気圧力又は流量により、可動部材５０の移動により、又は付勢手段７０の特性により決定されている。一実施形態において、電極アセンブリ８５の作動位置は、管状部材２０の一端部４０による電極部材１０５の軸方向移動の制限により決定されている（即ち、電極アセンブリ８５の作動位置は、電極部材１０５が管状部材２０の一端部４０に接触すると共に、電極アセンブリ８５の軸方向移動を停止するときに生じることになる）。
【００２０】
一般に、上述した形式のブローバック式トーチは、電極部材１０５を作動位置にして、消耗性要素１１５ａ／電極部材１０５とノズル１４０との間に電圧を印加することを必要としている。また、付勢部材７０の力に抗して、軸孔３０に向けて配置された可動部材５０のピストン部分５５の横断表面５５ａに作用する十分な圧力で、加圧空気が流体流入口６５を介して導入され、可動部材５０を、従って、電極アセンブリ８５をノズル１４０から強制的に離すようになっている。従って、ピストン部分５５の横断表面５５ａに作用する加圧空気は、“ブローバック”をもたらすと共に、電極アセンブリ８５を作動位置に移動させ、そのためノズル１４０からの消耗性要素１１５ａ／電極部材１０５の分離により両者間にアークが広がることになる。同時に、電極部材１０５により画成された１つ以上の穴１１０を通り、軸部分６０の内部及びその中に穴８０を経由して流れる空気は、ノズル１４０の内部に入り、そこで空気の一部がプラズマチャンバ１５５に向けられてプラズマを形成し、プラズマは、オペレータが加工物を切断するのを可能とすべく、ノズル孔１４５を経てノズルチャンバ１５５から出るようになっている。加圧空気の別の部分は、ノズル１４０により画成された横穴１４０ａを通って流れ、一旦ノズル１４０の外に出て、例えばノズル１４０の冷却を行うようにノズル１４０の外部の周りを流れるべく遮蔽キャップ１５０により指向されている。
【００２１】
特定の具体例において、一部のトーチ構成部品は定期的な保守及び／又は交換を必要とすることがある。例えば、消耗性要素１１５ａ及び／又は電極部材１０５は、供用中に摩耗を受けることがあり、交換を必要とするかもしれず、そのため、これらの構成部品への所要のアクセスを行うべくトーチ１０からの遮蔽キャップ１５０及び／又はノズル１４０の分解が必要となる。従って、図２に示すように、遮蔽キャップ１５０及びノズル１４０が除去され、その後に消耗性要素１１５ａ／電極部材１０５から構成される電極アセンブリ８５が続くことになる。可動部材５０は、除去された構成部品によりトーチ１０中にもはや拘束されていないので、付勢部材７０が軸部分６０を管状部材２０の一端部４０の外方へ軸方向に付勢している。トーチヘッドに対して遠くに配置された電源１２０からトーチヘッドに供給される電力又は信号電流の少なくとも一部が軸部分６０を通るよう導かれるので（トーチ作動に必要な電極アセンブリ８５とノズル１４０との間の電気回路の一部を形成している）、軸部分６０を露出させたままにすることは危険な衝撃を生むことになる。そのようなわけで、本発明の実施形態では、例えばＯ−リングである第２封止部材１６０を組み入れており、該Ｏ−リングは、流体流入口６５を介して供給される空気がピストン部分５５の横断表面５５ａに達してそこに作用するのを防止するように、消耗性要素１１５ａ及び／又は電極部材１０５がトーチ１０から除去されたときに、ピストン部分５５に係合すべく管状部材２０のボアに作動可能に係合されている。
【００２２】
例えば、第２封止部材１６０は、軸孔３０に隣接したピストン孔２５の端に配置されていると共に、半径方向の内側に延びて少なくとも部分的にピストン孔２５に入るように構成されている。この方法で、遮蔽キャップ１５０、ノズル１４０及び／又は電極アセンブリ８５が除去されたときに、付勢部材７０が可動部材５０を管状部材２０の一端部４０の軸方向外側に付勢している。従って、軸孔３０に隣接したピストン孔２５の端に向かい付勢された可動部材５０のピストン部分５５の横断表面５５ａは、ピストン孔２５内に延びて入る第２封止部材１６０と協働して封止係合を形成することになる。一実施形態において、第２封止部材１６０は、遮蔽キャップ１５０、ノズル１４０及び／又は電極アセンブリ８５が除去されたときに、ピストン部分５５の横断表面５５ａを、その外周面を取り囲んで、封止係合するように構成されている。かかる実施形態において、流体流入口６５は、軸孔３０とは第２封止部材１６０の反対側にあるピストン孔２５と流体連通するように構成されている。更に、流体流入口６５は、ピストン部分５５の横断表面５５ａが第２封止部材１６０と封止係合しているときに、第２封止部材１６０及び第１封止部材５７の間のボアと連通するように配置されるべく構成されている。この方法で、遮蔽キャップ１５０、ノズル１４０及び／又は電極アセンブリ８５が除去されたときに、流体流入口６５を経てボアに入る如何なる流体（空気）も軸孔３０に向けて配置されたピストン部分５５の横断表面５５ａに作用することが阻止されている。このような状況であるから、可動部材５０は、ピストン部分５５の横断表面５５ａに作用する流体流がなく、その後この流体流により管状部材２０の一端部４０から軸方向の内側に移動することはできない。かかる構成の一目的について以下に論じる。
【００２３】
他の具体例において、第２封止部材１６０は、管状部材２０のボア及び可動部材５０と一体であってもよく、或いは可動部材５０（管状部材２０のボアの代わりに）と係合していてよい。例えば、管状部材２０のボア、特に軸孔３０の移行部における又は移行部を囲むピストンボア２５は、ピストン部分５５の横断表面５５ａの全て又は一部に対応するか或いは精密な交差内にあるフランジから構成された第２封止部材１６０を備えていてもよく、それにより、付勢部材７０の力は当該フランジ及びピストン部分５５の間に封止係合を形成して維持するのに十分である。図示のように、第２封止部材１６０／第２封止部材１６０とピストン部分５５との間の封止係合は、第１封止部材５７とは流体流入口６５の反対側に軸方向に配置されているが、他の構成もまた本発明の精神及び範囲内で実施してもよい。特定の具体例において、第２封止部材１６０／第２封止部材１６０とピストン部分５５との間の封止係合は、管状部材２０の軸方向における外側への軸部分６０の移動を制限する働きもする。
【００２４】
また、トーチ１０は、流体源１５に連絡すると共に、該流体源１５からトーチ１０への流体（空気）の流れを監視するように構成された流量コントローラ１７０も備えている。この流量コントローラ１７０は、電源１２０と連絡するようにも構成されている。従って、消耗性要素１１５ａ及び／又は電極部材１０５がトーチ１０から除去され、第２封止部材１６０がピストン部分５５の横断表面５５ａと封止係合を形成するときに、流量コントローラ１７０は、流体源１５からの流体の流れがピストン部分５５の横断表面５５ａのみならず軸部分６０にも達するのが阻止されていることを検知すべく設定されており、従って、電源１２０からの電力が例えばスイッチング機能(switching function)により軸部分６０に達するのが阻止されるよう設定されている。流体源１５からピストン部材５５の横断表面５５ａへの流体の流れがない場合における流量コントローラ１７０（これは、例えば監視可能な流量スイッチ又はその他の適当な装置から構成されている）による電源１２０から軸部分６０への電力の切断は、消耗性要素１１５ａ及び／又は電極部材１０５がトーチ１０から除去されるときの電気ショックの危険を最小にするか又は防止することができる。
【００２５】
トーチ１０の再組立てと、ピストン部材５５の横断表面５５ａ及び軸部分６０への空気流の回復の際（即ち、第２封止部材１６０及びピストン部分５５の間に封止係合はない）、流量コントローラ１７０は、流体源１５からの一定の流量が電源１２０から電極アセンブリ８５への電力の回復前に既に実現されていることを確実にするよう更に設定されている。例えば、流量コントローラ１７０は、空気流の回復後に時間遅延を有するように設定されていてもよく、或いは、電力を回復する前、一定の流量が実現されていることを必要とするように設定されていてもよく、それにより本発明の実施形態によるブローバック式トーチ１０に対して補足的な安全措置を追加することになる。流量コントローラ１７０に対する配線及び／又はその他のハードウェア要求物もまたトーチ１０の外部にあるので、流量コントローラ１７０を、例えば、電源１２０及び／又は流体源１５に関連してトーチ１０に外部から、かつトーチ１０に対して遠隔から組み入れることは、よりコンパクトなトーチ１０になる利点をもたらすことになる。更に、トーチヘッドの危険な環境にさらされる構成部品がより少数であるために、信頼性の向上したトーチを得ることもできる。
【００２６】
ここに記載した本発明についての多くの変形例及びその他の実施形態は、前述の説明及び添付の図面に提示された教示内容の利点を有して、本発明が関係する技術に習熟した者に想到されるであろう。従って、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、また、上述の変形例及びその他の実施形態は、特許請求の範囲に含まれるべきものと考えられるべきである。この明細書では特定の用語が用いられているが、それらは、単に一般的かつ説明的意味であり、限定のために使用されているのではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に基づくプラズマアークトーチの概略図であり、組み立てられたトーチを例示しており、電極は、該電極に作動可能に係合したピストン部材に作用する流体の流れにより、トーチ不作動位置とトーチ作動位置との間を移動可能となっている。
【図２】図１に示すような、本発明の一実施形態に基づくプラズマアークトーチの概略図であり、解体されたトーチを例示しており、封止部材は、トーチが分解されたときに流体の流れがピストン部材に作用するのを防止し、従って、電極がトーチ作動位置に移動するのを防止している。
【図１】
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【図２】
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